快速学会一项分析-各向异性材料的热应力分析OS-T: 1100
印刷电路板(PCB)，用于电子元件的机械支撑和提供元件之间的电气连接。制造过程中包括蚀刻薄铜层，该铜层沉积在不导电的玻璃纤维/环氧复合基板上。然后将电子元件安装到电路板上，并通过电焊料连接到铜线上。
在开始之前，请将本教程中使用的文件复 制到工作目录
在焊接过程中发生的集中且强烈的加热会在电路板中产生应力。在这个练习中，你将模拟这个过程，并确定这个过程产生的应力和应变是否可以接受。
该模型利用了实心六面体（CHEXA8）元件具有薄壳体元件的蒙皮（CQUAD4）在外表上。
此中使用的一致单位系统模拟值为：kg、mm、GPa、kN、°C
图1.
1、启动并设置OptiStruct用户配置文件
1.启动HyperMesh。此时将打开用户配置文件对话框。
2.选择OptiStruct，然后单击OK。这将加载用户配置文件。它包括适当的模板、宏菜单，并导入读取器，将HyperMesh的功能缩减到与生成OptiStruct模型相关的功能。
2、打开模型
1.单击文件>打开>模型。
2.选择您保存到工作目录的circuit_board.hm文件。
3.单击打开。已加载circuit_board.hm数据库添加到当前HyperMesh会话中，替换任何现有数据。
3、设置模型
为实体元素创建MAT9材质
MAT9材料类型定义了线性、温度的属性独立的各向异性材料。此材料模型非常适合本教程，由于基材的复合结构的X、Y和Z方向层压材料具有不同的弹性模量和热膨胀系数。应用于固体元素的MAT9材料可以简化的模型超过使用复合材料的壳模型，具有单独的层定义了属性和方向。
1.在模型浏览器中，右键单击并选择Create>Material。
2.对于Name，输入PCB_solids。
3.对于卡片图像，选择MAT9，然后单击yes进行确认。
4.为复合材料的定向弹性模量和剪切模量输入以下值：
| G11 | 17 |
|---|---|
| G22 | 16.2 |
| G33 | 7 |
| G44 | 4.93 |
| G55 | 4.7 |
| G66 | 2.03 |
5.为热膨胀率和参考温度输入以下值：
| A1 | 1.60E-05 |
|---|---|
| A2 | 1.90E-05 |
| A3 | 8.00E-05 |
| TREF | 10 |
图2
为壳元素创建MAT2材质，您应仍位于上一步的materials/create面板中。
1.在模型浏览器中，右键单击并选择Create>Material。
2.对于Name，输入PCB_shells。
3.对于卡片图像，选择MAT2，然后单击yes进行确认。
4.为壳元素材料属性输入以下值：
| G11 | 17 |
|---|---|
| G22 | 16.2 |
| G33 | 4.9 |
| A1 | 1.60E-05 |
| A2 | 1.90E-05 |
| TREF | 10 |
使用材料参照创建属性
1.在模型浏览器中，右键单击并选择Create>Property。
2.对于Name，输入shell。
3.对于卡片图像，请选择PSHELL。
4.对于Material，单击Create>Material。
5.在Select Material对话框中，从材料列表中选择PCB_shells，然后单击确定以完成材料选择。
6.单击T输入壳组件的厚度，然后输入0.001。
图3.
7.重复第1步到第6步，创建名为Solids的另一个属性，将卡片图像设置为PSOLID，将材料设置为PCB_solids。
8.在模型浏览器中，单击pcb_solids组件。组件条目显示在下面的实体编辑器中。
9.对于属性，单击Unspecified>Property。
10.在Select Property对话框中，选择Solids，然后单击OK以完成属性选择。
11.对solder_pads和shell_faces重复步骤8到10，然后选择shell作为属性名称。
在安装孔处创建位移约束
1.在Model Browser中，右键单击并选择Create>Load Collector。
2.对于Name，输入constraints。
3.将卡片图像设置为None。
4.选择合适的颜色。
图4.
5.单击BCs>Create>Constraints打开Constraints面板。
6.单击nodes > by sets。
7.选择constrain_nodes实体集，然后单击选择。
8.将所有6个自由度保持选中状态，然后单击创建。
9.单击返回返回主菜单。
在焊盘上创建施加的温度载荷
1.创建一个名为temperature_loads的新loadcollector。
2.将Card Image设置为None。
3.单击BCs>Create>Constraints以打开Temperature面板。
4.单击nodes>by sets。
5.选中solder_pads组件旁边的框。
6.单击选择。
7.验证是否选择了常量值（字段标签指定value=），并输入345.0。
8.验证负载types=是否设置为TEMP。
9.单击创建以创建temperature_loads。
10.单击返回返回主菜单。
创建Load Step
1.在Model Browser中，右键单击and选择Create>LoadStep。
默认的Load Step现在显示在模型浏览器下方的实体编辑器中。
2.对于Name，输入thermal_loading。
3.对于分析类型，选择Linear Static。
4.对于METHOD（STRUCT），选择Unspecified>Load step inputs modal.。
5.对于SPC，选择Unspecified>Load col。
6.从Select Loadcol对话框中，选择constraints。
7.对于Load，单击Unspecified>Loadcol。
8.在Select Loadcol对话框中，选择constraints，然后单击确定。
9.对于TEMP_LOAD，请单击Unspecified>TEMP。
10.在SelectLoadcol对话框中，选择temperature_loads，然后单击OK。
已经创建了一个OptiStructloadstep，它引用了loadcollectorspc中的惯性缓解支撑点和loadcollectorstatic_loads中的力。
将控制卡添加到分析中
1.单击Setup>Create>Control Cards以打开控制卡面板。
2.单击next前进直到输出可用，单击output以添加请求输出结果的卡片格式。
3.对于面板下部的number_of_outputs字段，请输入2。
4.将其中一个关键字设置为OP2以请求OP2格式结果文件，并将第二个输出设置为H3D格式。输出的频率（FREQ）可以设置为ALL。
5.单击return以返回到Control Cards面板。
6.单击Next前进到控制的第二页卡片，然后再次转到第三页。
7.使用OUT选项激活SCREEN卡。
8.返回到Control Cards面板。
9.在第一页上选择GLOBAL_OUTPUT_REQUEST以访问输出设置。
10.激活STRAIN选项以请求应变结果输出。保留此卡的默认设置。
11.单击return以返回到控制卡面板。
12.单击next，直到SYSSETTING卡可用，然后单击SYSSETTING以更改系统设置。
13.激活UNDEFTEMP并选择ZERO选项。OptiStruct将对网格使用零值没有指定的温度场。
14.单击return两次以返回主菜单。
4、提交作业
1.在Analysis页面中，单击OptiStruct面板。
图5.访问OptiStruct面板
2.点击save as。
3.在save as对话框中，指定写入OptiStruct模型文件的位置，并输入circuit_board作为文件名。
对于OptiStruct输入模型，建议使用.fem扩展名。
4.点击Save。
输入文件字段显示在Save As对话框中指定的文件名和位置。
5.将导出选项切换开关设置为all。
6.将运行选项切换开关设置为analysis。
7.将内存选项切换设置为memory default。
8.单击OptiStruct以启动OptiStruct作业。
如果作业成功，新的结果文件将应位于写入circuit_board.fem的目录中。circuit_board.out文件是查找可能有帮助的错误消息的好地方，如果存在任何错误，这些消息可以帮助调试模型。
